[發明專利]一種提高鋯合金表面微弧氧化成膜速率的方法

有效

• 申請號: 202110483035.5
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113355715B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 聶照;錢辰;鄧澤;劉磊;董帥;董杰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 周一新

本發明公開了一種提高鋯合金表面微弧氧化成膜速率的方法，屬于表面處理技術領域。該方法使用變化的頻率進行鋯合金微弧氧化，微弧氧化時間在1–2min之前使用的微弧氧化脈沖頻率為100–1000Hz，在1–2min之后使用的微弧氧化脈沖頻率為10000–30000Hz。本發明通過改變頻率對鋯合金表面的微弧氧化成膜速率進行控制，區別于增大電流密度提高微弧氧化的成膜速率。本發明僅通過改變頻率即可實現提高微弧氧化膜層的成膜速率，操作簡單。

技術領域

本發明屬于金屬表面處理技術領域，具體涉及一種提高鋯合金表面微弧氧化成膜速率的方法。

背景技術

鋯合金是核反應堆壓力管、燃料包殼和連接構件等的主要結構材料。在反應堆中，鋯合金要經受高溫高壓水的沖刷，易形成中子輻射損傷和吸氫腐蝕，需要適合的表面處理來改善鋯合金的耐蝕性和耐磨性，保證核材料的安全服役。微弧氧化技術能夠在閥金屬及其合金表面原位生長氧化陶瓷層，是提高鋯合金耐磨損和耐腐蝕性能的有效途徑。

膜層厚度是影響微弧氧化膜耐蝕性和耐磨性的關鍵因素。延長微弧氧化時間可以增加微弧氧化膜層厚度，但是時間的消耗會降低生產效率；增大電流密度能夠提高微弧氧化成膜速率，但是受電源的最大電壓限制，并且微弧氧化的電壓已經很高，因此增大電流密度提高成膜速率有限，有必要尋求一種簡單且有效地提高鋯合金表面微弧氧化成膜速率的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高鋯合金表面微弧氧化成膜速率的方法，微弧氧化時間在1 –2min之前使用的微弧氧化脈沖頻率為100–1000Hz，在1–2min之后使用的微弧氧化脈沖頻率為10000–30000Hz，成膜效率得到明顯提高。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種提高鋯合金表面微弧氧化成膜速率的方法，包括以下步驟：

1)將鋯合金置于乙醇或丙酮溶液中超聲清洗5–10min，取出后用蒸餾水沖洗干凈備用；

2)將經步驟1)處理后的鋯合金進行堿洗除油，流動熱水洗，流動冷水洗；

3)將經步驟2)處理后的鋯合金微弧氧化處理10min，其中微弧氧化時間在1–2min之前使用的微弧氧化脈沖頻率為100–1000Hz，在1–2min之后使用的微弧氧化脈沖頻率為10000–30000Hz，微弧氧化處理參數還包括：

微弧氧化電解液為5–20g/L鋁酸鈉和1–5g/L氫氧化鈉的混合液；

脈沖電源的電流密度為10–30A/dm²；

占空比為20％–30％；

溫度為10–30℃；

攪拌速度為100–300r/min；

陰極為不銹鋼；

陽極陰極面積不大于0.5。

優選地，步驟2)中，在3L去離子水中加入60g硅酸鈉、60g碳酸鈉和150g氫氧化鈉，攪拌，均勻溶解，得到堿性除油液對鋯合金進行堿洗除油。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：本發明通過改變頻率對鋯合金表面的微弧氧化成膜速率進行控制，區別于增大電流密度提高微弧氧化的成膜速率，僅通過改變頻率即可實現提高微弧氧化膜層的成膜速率，操作簡單。

以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。

附圖說明